پاورپوینت بررسی کاویتاسیون

کاویتاسیون

این پدیده یکی از خطرناکترین حالتهایی است که ممکن است برای یک پمپ به وجود آید. آب یا هر مایع دیگری، در هر درجه حرارتی به ازای فشار معینی تبخیر می شود. هرگاه در حین جریان مایع در داخل چرخ یک پمپ، فشار مایع در نقطه ای از فشار تبخیر مایع در درجه حرارت مربوطه کمتر شود، حبابهای بخار یا گازی در فاز مایع به وجود می آیند که به همراه مایع به نقطه ای دیگر با فشار بالاتر حرکت می نمایند. اگر در محل جدید فشار مایع به اندازه کافی زیاد باشد، حبابهای بخار در این محل تقطیر شده و در نتیجه ذراتی از مایع از مسیر اصلی خود منحرف شده و با سرعتهای فوق العاده زیاد به اطراف و از جمله پره ها برخورد می نمایند. در چنین مکانی بسته به شدت برخورد، سطح پره ها خورده شده و متخلخل می گردد. این پدیده مخرب در پمپ ها را کاویتاسیون می نامند. پدیده کاویتاسیون برای پمپ بسیار خطرناک بوده و ممکن است پس از مدت کوتاهی پره های پمپ را از بین ببرد. بنابراین باید از وجود چنین پدیده ای در پمپ جلو گیری گردد. کاویتاسیون همواره با صدا های منقطع شروع شده و سپس در صورت ادامه کاهش فشار در دهانه ورودی پمپ، بر شدت این صدا ها افزوده می گردد. صدای کاویتاسیون مخصوص ومشخص بوده وشبیه برخورد گلوله هایی به یک سطح فلزی است. هم‌زمان با تولید این صدا پمپ نیز به ارتعاش در می آید. در انتها این صداهای منقطع به صداهایی شدید ودائم تبدیل می گردد و در همین حال نیز راندمان پمپ به شدت کاهش می یابد.

    كاویتاسیون پدیده ای است كه در سرعتهای بالا باعث خرابی و ایجاد گودال می گردد . گاهی در یك سیستم هیدرولیكی به علت بالا رفتن سرعت‚فشار منطقه ای پائین می اید و ممكن است این فشار به حدی پائین بیاید كه برابر فشار سیال در آن شرایط باشد و یا در طول سرریز یا حوضچه خلاءزایی در اثر وجود ناصافیها و یا ناهمواریهای كف سرریز خطوط جریان از بستر خود جدا شده و بر اثر این جداشدگی فشار موضعی در منطقه جداشدگی كاهش یافته و ممكن است كه به فشار بخار سیال برسد . در این صورت بر اثر این دوعامل بلافاصله مایعی كه در آن قسمت از مایع در جریان است به حالت جوشش درامده و سیال به بخار تبدیل شده و حبابهایی از بخار بوجود میاید . این حبابها پس از طی مسیر كوتاهی به منطقه ای با فشار بیشتر رسیده و منفجر میشود و تولید سر وصدا می كند و امواج ضربه ای ایجاد می كند و به مرز بین سیال و سازه ضربه زده و پس از مدت كوتاهی روی مرز جامد ایجاد فرسایش و خوردگی میكند . تبدیل مجدد حبابها به مایع و فشار ناشی از انفجار آن گاهی به ١٠٠٠ مگا پاسكال میرسد .

از انجایی كه سطوح تماس این حبابها با بستر سرریز بسیار كوچك می باشند نیروی فوق العاده زیادی در اثر این انفجارها به بسترهای سرریز ها و حوضچه های آرامش وارد می كند . این عمل در یك مدت كوتاه و با تكرار زیاد انجام می شود كه باعث خوردگی بستر سرریز می شود و به تدریج این خوردگیها تبدیل به حفره های بزرگ می شوند . این مرحله راCavitation erosion or cavitation pitting   می نامند.

     در سرریز های بلند چون سرعت سیال فوق العاده زیاد می باشد ‚در نتیجه نا صا فیهای حتی در حد چند میلیمتر هم می تواند باعث ایجاد جدا شدگی جریان شود . هر نوع روزنه با برامدگی تعویض ناگهانی سطح مقطع هم می تواند باعث جدایی خطوط جریان شود . این پدیده معمولا در پایه های دریچه ها بر روی سرریز ها‚در قسمت زیر دریچه های كشویی و انتهای شوتها رخ دهد .

شرایطی كه موجب كاویتاسیون می گردد اغلب در جریانهای با سرعت بالا پدید می اید . بطور مثال سطح آبروی سریز كه ٤٠ تا ٥٠ متر پایین تر از سطح تراز آب مخزن می باشد بطور حاد در معرض خطر كاویتاسیون قرار دارد . پدیده كاویتاسیون در جریانات فوق اشفته در پرش هیدرولیكی در مكانهایی مثل حوضچه های خلاءزایی مشكلات فراوانی ایجاد می كند .

صدمه كاویتاسیون به سازه های طراهی شده برای سرعتهای بالا و در سد های بلند و سرریزهای بزرگ یك مشكل دائمی است .

فاكتورهای موثر در پدیده كاویتاسیون

در طی حداقل ٢٠سال تجربه و بررسی عملكرد سرریزها ( شامل مدل و آزمایش بر روی پروتوتیپ ) این طور نتیجه گیری شده كه كاویتاسیون در اثر عملكرد مجموعه ای از عوامل و شرایط است . معمولا یك عامل به تنهایی برای ایجاد مسئله كاویتاسیون كافی نیست ولی تركیبی از عوامل هندسی و هیدرودینامیكی و فاكتورهای وابسته دیگر ممكن است منجر به خسارت كاویتاسیون گردد .

از مهمترین عواملی كه می توانند در این زمیه ممكن است دخیل باشند می توان به موارد زیر اشاره كرد :